用于个人水分管理的"皮肤样"面料
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aaz0013
作者：L. LAO、D. SHOUY、S. WUAND J、T. FAN
研究亮点：
一种"皮肤状"定向液体运输织物，它使连续的单向液体流经空间分布的通道，就像"汗腺"一样，同时排斥外部液体污染物。
除了功能性服装外，这一概念还可以扩展，用于开发油水分离、伤口敷料、岩土工程、柔性微流体和燃料电池膜等材料。
成果简介：
仅由亲水材料制成的流体二极管织物。无化学织物通过优化多层织物装配的孔径尺寸，在不同的流向中产生不对称的突破压力，从而实现单向液体运输。
图 1 具有定向水输送和水排斥的皮肤状织物的原理图和制作过程。
( A ） 示意图演示皮肤状织物的双重特性。（ B ） 通过全氟西兰涂层 TiO 进行超水性精加工的组合2纳米粒子和选择性血浆处理通过图案面膜，通过织物厚度创建梯度耐洗点通道，赋予其双重特性。
要点一：织物的耐织性、微观结构和化学特性
当织物由等离子蚀刻器处理时，暴*点露**和未暴露的非斑点区域在 CA 中产生了显著差异。织物顶部和背面未暴露区域的 CA 仅略有下降，并且仍然保持高值。这是由于磁带面膜的覆盖，防止 O2等离子体进入织物内，赋予亲水性（27）。相反，随着血浆处理时间的增加，织物顶部和背面暴露斑点区域的 CA 明显减少。
图 2 选择性血浆处理后，对超氢成品织物的湿润行为、微观结构和化学分析。
（A ） 经过血浆处理0至5分钟后，超水泡成品面料顶部和背面的斑点和非点区域的CAS：插集是滴在后点区域时的滴图像。 （B ） CA的双层织物组件，以证明可织物的梯度。 （C ） 原始棉织物、超水磷成品织物的SEM形态，以及经过选择性血浆处理后暴露超氢成品织物的顶点区域，从XPS调查结果中分3、5分钟 （D） 对不同织物表面的C、O、Ti、Si和F原子含量表。*超水性成品织物的一侧标记为顶部，另一侧标记为背面。 （E ） 从 iXPS 测试中，处理织物厚度（从后点区域到顶部区域）的 C 和 F 相对强度和 F/C 比率。
要点二：织物的定向水运和防水性能
为了确认双向流动特性和水的排斥性，织物被放置在45°的倾斜角度，水通过针头与连续水源连接，以10μl/min的速度从织物的顶部或背面滴水。设计面料顶部和背面的突破性压力也通过水通量测试进行了实验性检查，在两侧放置一个塑料空心圆柱体来容纳水。
图3 选择性血浆处理后，超水性成品织物的定向水输送特性和水的排斥性。
（A） 当水滴到倾斜铺设的 （45°） 等离子体选择性处理的超疏水成品织物暴露在顶部和未暴露的后点区域时，在 10 μl/min 的流动速率下，从视频中拍摄的静止帧。（B和C） 织物顶部和背面的突破性压力与 （B） 不同尺寸 （直径） 的斑点区域在 0.4 毫升/分钟和 （C） 不同的流速通过点直径 1 毫米。
定向水运能力进一步证明，淋浴的面料顶部或背面盖在玻璃容器装载蓝色硅胶珠。容器使用洗眼淋浴 10s 后，当织物顶部向上盖上盖时，内珠的颜色没有变化，而它部分变成粉红色时，背面被封顶向上，表示水通过织物输送到船上。
除了水，我们还使用人工出汗、醋酸（5 克/升）和乳酸（15 克/升），pH 值由 NAOH 调整为 4.7，以 10 微升/分钟的流量测试织物的方向运输特性。
图4 选择性血浆处理后，在超氢成品织物上定向运输特性和人工汗液的排斥性。
（A和B） 当汗液滴滴到 （A） 暴露的顶部和 （B） 未暴露的后点区域时，在 10 μl/min 的流动速率下，从视频中拍摄的静止帧。织物最初是水平铺设的，然后顺时针旋转到某些倾斜的角度。后点通过滴汗液测试，最初向上对抗重力。（C） 第一滴汗液滴在被向上滴到水平铺设织物的后部时的运输行为。
要点三：织物的透气性、机械性能和耐磨性
超水性精加工和血浆处理对35°C以下的水蒸气输送速率没有不利影响。当织物在不同的周期下被磨减时，主要非点区域的 CA 在较短的周期后略有下降。经过处理的织物具有良好的耐磨性，长达 10，000 个周期。此外，经过处理的织物在室温下老化 5 周后的耐用性，发现水仍能够从后点区域输送到顶点区域，并逆向排斥。
小结：
开发了一种新型的皮肤状织物，具有定向水运和水排斥两种功能。通过超疏水精加工和选择性血浆处理相结合，在疏水织物的厚度上创建空间分布的多孔点通道，具有梯度润色性。虽然这些通道用于定向液体运输，但主要未经处理的表面积仍然具有超水性，因此可排斥外部液体污染物。
参考文献：
L. LAOD. SHOUY. S. WUJ. T. FAN“Skin-like” fabric for personal moisture management
https://www.science.org/action/doSearch?AllField=Fabric